JPH0677077B2 - 多層薄膜ｘ線分光素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の属する技術分野＞ この発明は熱的な変化に対して分光特性が安定で、かつ
反射効率の高い多層薄膜Ｘ線分光素子に関する。

＜従来の技術＞ 多層薄膜Ｘ線分光素子は第６図に示すように所定の基板
３上に、原子散乱因子の値が異なる材料1,2を一定の層
厚比、一定の周期長で交互に積層させたものであって、
連続Ｘ線の分光に使用される。連続Ｘ線源には制動放射
光が利用され、最近はシンクロトロン放射光の利用が注
目されている。このシンクロトロン放射光の輝度は極め
て高いから、多層薄膜Ｘ線分光素子に対する熱的影響は
大きく、長時間使用するときは分光素子が熱的に経時変
化をおこし、分光特性が一定に維持し難くなる。

放射光照射により発生した熱の多層薄膜Ｘ線分光素子に
おける熱は薄膜部分あるいは基板面と並行方向に熱伝導
されるため通常の結晶分光素子の場合のように、第７図
に示すごとく基板３の側面に冷却兼用の基板ホルダ５を
取り付けることによって熱放散されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、基板に使用すれ材料は、通常Siやガラス、石
英などであり、これらの材料は金属に比べると熱伝導率
が小さい。

また、ホルダ５が多層薄膜４に接触する爪部分は極めて
少いから、熱放散効果が十分に得られない。このため、
従来使われてきた多層薄膜Ｘ線分光素子で放射光を分光
するときは、熱的に変化し、分光特性を一定に維持する
ことが困難であった。たとえばタングステン(w)と炭素
(c)膜を一定に膜厚比、一定の周期長で交互に積層させ
た多層薄膜Ｘ線分光素子（以下「W/C多層薄膜Ｘ線分光
素子」という）を冷却せずに、２×10¹⁰フォト／秒・ミ
リラジアン^２・ミリアンペア・１％幅の高輝度の放射光
を照射すると、分光された放射光の輝度は20時間経過後
は２％程度減少する。

さらに、反射率の面からみると、上記構造の多層薄膜Ｘ
線分光素子では多層薄膜に入射する放射光９の角度は膜
表面に対し第８図に示すように0.5゜〜５゜という極低
角度で入射させて分光する場合がしばしばおこるが、こ
のときホルダ５の多層薄膜に接触する部分（以下「エッ
ジ部」という）８が入射した放射光９を部分的にさえぎ
る結果、多層薄膜Ｘ線分光素子の分光利用面積は減少す
る。たとえばエッジの厚みが0.5mmだと、放射光が多層
薄膜面に0.5゜で斜入射し、多層薄膜Ｘ線分光素子の膜
面における放射光の進行方向と並行する方向の長さが50
mmとすると、放射光の分光に利用される有効面積はなく
って了い、反射が生じない。そこで、第９図のごとくエ
ッジ部８を放射光進行方向に平行な方向のみに取り付け
た構造の多層薄膜Ｘ線分光素子が考えらえるがこの場
合、第７図のものに比べホルダと多層薄膜の接触部分が
減少し、冷却性能は低下する。冷却効率を上昇させるた
めエッジ部の面積を増加すると分光に利用できる有効面
積が減少する。このように、従来の多層薄膜Ｘ線分光素
子では冷却効率を向上させようとすると反射効率の低下
を招くという不具合があり、反対に反射効率を向上させ
るためエッジ部を小さくすると冷却効率が低下してしま
う欠点があった。

本発明は、このような従来の多層薄膜Ｘ線分光素子の冷
却効率および反射効率上の欠点を除くためになされたも
のであって、分光特性の熱的変化が少く、かつ反射効率
の高い多層薄膜Ｘ線分光素子を提供しようとするもので
ある。

＜問題点を解決するための手段＞ 上述の問題点を解決するため、本発明の多層薄膜Ｘ線分
光素子は、原子散乱因子の値が異なる二種類の材料を基
板上に一定の膜厚比および一定の周期長で交互に積層さ
せた構造の多層薄膜Ｘ線分光素子において、基板として
形状が円錐台状または角錐台状のものを用い、かつ多層
薄膜の上面は上部に突出さると共に傾斜側面で当該基板
を保持するように冷却兼用の基板ホルダに装着したこと
を特徴とするものである。

＜作 用＞ したがって、円錐台状または角錐台状の基板上面に形成
した多層薄膜の上面は上部に突出させているから、多槽
薄膜面に照射された放射光に対する分光利用面積が実質
的に大幅に増大する。

また、傾斜側面で基板を保持固定するように冷却兼用の
基板ホルダに装着するから、多層薄膜分光面に生じた熱
は多層薄膜層の高い熱伝導により効率よく放散される。

＜実施例＞ つぎに、本発明の多層薄膜Ｘ線分光素子の代表的な実施
例について説明する。

実施例の多層薄膜Ｘ線分光素子の多層薄膜は、第１図に
示す構造のRFスパッタ装置を用いて作製した。第１図の
RFスパッタ装置は電気的に接地した真空槽12内上部に回
転型基板ホルダ13、下部にＷターゲット14−１およびＣ
ターゲット14−２を配置し、Ｗターゲット14−１、Ｃタ
ーゲット14−２と回転基板ホルダ13間にシャッタ13がス
パッタ時にそれぞれＷターゲト14−１およびＣターゲッ
ト14−２を交互に開閉可能に設置されている。また、真
空槽12は排気路20を通じて排気系16により真空槽12内を
排気できる。

また、ターゲット14−1,14−２はRF電源18−1,18−２お
よびマッチングボックス17を通してスパッタ電圧を供給
できる構成になっている。

多層薄膜を作製するときは、外形を円錐台状に加工した
石英基板３の台面（厚さ最大厚部10）をホルダ13の下側
に向けて取り付ける。ターゲットにＷとＣを用いて放電
パワーをＷーゲットで200W,Cターゲットで400W,放電ガ
ス圧を５×10^-3Torrの放電条件のものと本装置を用いて
スパッタ放電させ、前記基板のターゲット対向面及び傾
斜側面に多層薄膜４を作製した。ＷとＣの膜厚比は4:
6、周期長40Å、周期数は50とした。作製した多層薄膜
の構造模式図を第６図に示す。第３図に示した構造の多
層薄膜を第４図に示した構造の銅製冷却用基板ホルダ５
に装着し、多層薄膜Ｘ線分光素子を作製した。この銅製
冷却用基板ホルダ５には冷却水路６が設けられ、装置さ
れた基板３を冷却できる構成になっている。完成された
素子の形状を第５図に示す。

そして得られた多層薄膜Ｘ線分光素子の多層薄膜面に２
×10¹⁰フォト／秒・ミリラジアン^２・ミリアンペア・１
％幅の輝度の放射光を20時間前後多層薄膜に照射し、分
光された放射光の強度の時間依存性を調べたが変化は認
められなかった。また第５図から明らかなように本発明
の多層薄膜Ｘ線分光素子の構造上、反射に利用される円
錐台形状の基板の上面に形成された多層薄膜面（分光
面）の反射に対する面積上の寄与は100℃であった。

＜発明の効果＞ 以上説明したように基板の多層薄膜形成面の形状を円錐
台、あるいは角錐台として基板の上面のみならず基板の
側面にも多層薄膜を作製し、この側面部で基板を基板冷
却用ホルダに固定する構造とした多層薄膜Ｘ線分光素子
では、 基板を通しての間接的冷却以外に、通常、基板材質
よりも熱伝導率の良い多層薄膜を直接冷却することが可
能なこと、および、多層薄膜と冷却用ホルダが直接接触
する部分が多くなることから、これらの効果が加わって
冷却効率が高まり、高輝度の放射光が照射されても分光
特性に経時変化が生じにくいという利点がある。

また、冷却用ホルダのエッジ部が分光面上に無いこ
とから分光面が100％利用できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の多層薄膜Ｘ線分光素子の多層薄膜の作
製の使用したRFスパッタ装置の概略構成を示す断面図、
第２図は実施例の多層薄膜Ｘ線分光素子に基板の形状を
示す斜視図、第３図は基板上に形成した多層薄膜の構造
を示す断面図、第４図は実施例の多層薄膜の基板を保持
装着する冷却兼用の基板ホルダの構造を示す要部断面
図、第５図は実施例の多層薄膜を冷却兼用の基板ホルダ
に装着した状態を示す要部断面図、第６図は従来の多層
薄膜Ｘ線分光素子の構造を示す要部斜視図、第７図は従
来の多層薄膜Ｘ線分光素子の基板の周囲に冷却用基板ホ
ルダを取り付けた状態を示す一部断面斜視図、第８図は
第７図で示した従来の多層薄膜Ｘ線分光素子に低角度で
放射光を照射した状態で示す模式説明図、第９図は冷却
用基板ホルダのエッジを放射光進行方向に並行方向に設
けた構造の従来の多層薄膜Ｘ線分光素子の外形を示す要
部斜視図である。 図面中、 １……多層薄膜用材料、 ２……１とは異なる原子散乱因子をもつ多層薄膜用材
料、 ３……基板、 ４……1,2からなる多層薄膜、 ５……冷却用基板ホルダー ６……冷却水通路、 ８……冷却用ホルダーエッジ部、 12……真空槽、 13……回転型基板ホルダー、 14−1,14−２……ターゲット、 15……シャッター、 16……排気ポンプ、 17……マッチングボックス、 18……RF電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子散乱因子の値が異なる二種類の材料を
   基板上に一定の膜厚比および一定の周期長で交互に積層
   させた構造の多層薄膜Ｘ線分光素子において、基板とし
   て形状が円錐台状または角錐台状のものを用い、かつ多
   層薄膜の上面は上部に突出さると共に傾斜側面で当該基
   板を保持するように冷却兼用の基板ホルダに装着したこ
   とを特徴とする多層薄膜Ｘ線分光素子。